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装配式建筑的特点与设计分析

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：宋巍巍

[导读] 摘要：近年来，随着人们生活质量的进一步提高，人们对于建筑工程的质量要求也是逐渐增加。

        天津市医药设计院天津 300041
        摘要：近年来，随着人们生活质量的进一步提高，人们对于建筑工程的质量要求也是逐渐增加。因此，当前建筑企业想要进一步加快施工进度、提高施工质量，就需要对建筑工程进行不断的创新。在此背景下，符合现代化施工要求的预制装配式技术应运而生。基于此，本文根据某工程案例对装配式建筑的特点、设计思路以及各设计阶段的关键点进行了简要的阐述。
        关键词：装配式；特点；设计
        伴随着建筑市场长期的粗放式发展，以现浇为主的传统房屋建筑方式已不能适应现代社会对建筑功能、品质以及节能环保等方面的要求。而装配式建筑相对于传统建筑在节约资源和能源、减少污染、提高劳动生产效率及工程质量等方面都有很多积极的作用。但装配式建筑又有其独有的特点和设计方法，故如何进行合理的装配式建筑设计，则对装配式建筑的健康发展有着非常重要的作用。
        一、装配式建筑设计的意义
        第一，预制装配式建筑采用预制外墙板，所以在设计时，比如在阳台设计中可采用预制叠合板，减少对模板和架料的使用，减少对外墙钢模板的需求量。第二，预制装配式建筑施工前预留了孔洞，在设计时可将保温层施工和装饰层施工同时考虑，在楼梯设计时因为也预留了孔洞和栏杆施工埋件，可减少开洞和埋件安装设计工作，从而有效提高工作效率，缩短各个分项工程的施工周期。第三，预制装配式构件由工厂统一制作、组装和运送，现场安装施工时对技术人员的要求不高，劳动力需求少，因而不仅提高了工作效率而且也大大降低了工程造价。第四，装配式建筑设计在连接预制构件设计时增加了构件之间封闭性设计，考虑构件连接渗水性，使建筑具有更好的结构性、抗震性和抗渗水性，建筑的使用寿命得到提升。
        二、装配式建筑设计实践中存在的问题
        某安置房项目是一个共有20栋高层建筑的居住小区，其中10号楼是该建筑项目要重点设计的高档型住宅，建筑的占地面积约为5 280 m2，地上建筑楼层数为11层，方案设计为剪力墙主体结构建筑，并采用预制装配式建筑的设计方式。在进行该建筑项目预制装配式设计时遇到的难题如下：第一，建筑平面是根据地形和使用功能来确定的，但是在具体设计实践时采用平面所需的模具就会大大增加成本，因此需要在设计时综合各种简述设计方式。第二，建筑外围护墙也是预制结构，而水平方向上是现浇结构，在进行预制构件吊装和连接设计时可能会遇到现浇结构和预制结构连接精确度方面的问题，对于框架结构的设计还需要进一步优化处理。第三，对于整体预制结构的设计应用必须保证预制构件的数量和系统的合理性，还要设置专门的人行通道和针对预制构件的运输通道。第四，关于预制构件的吊装、接缝处理也需要引起重视。在设计时需要重点考虑抗震和防水设计的要求，保证预留连接钢筋设计合理。
        三、预制装配式建筑设计施工具体应用
        1.钢筋连接设计
        第一，要求合理设计钢筋配筋以及配筋率，这是为了满足预制装配式建筑抗震性能的要求，根据设计标准做好墙体轴线控制，使结构受力完全可以满足墙体截面要求，可通过暗柱设置来提升整体结构的抗震性能和连接的合理性。第二，合理设计剪力墙配筋水平分布，要求竖向和水平向上均匀分配配筋率都在0.25%之上，剪力墙结构墙体部分的配筋率不可小于0.3%。第三，在进行钢筋焊接搭接设计时，应重点控制搭接的距离，选择合适的焊接和连接方式。因为本工程是高层建筑，其剪力墙施工必然会需要大量钢筋，可能出现密集梁柱节点，为此需要合理控制梁柱节点位置和施工顺序，避免位置和顺序问题而影响工程质量。第四，在钢筋安装施工时必须充分考虑对整个框架剪力墙结构的影响，明确钢筋的规格、确定准确的焊接位置。

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        2.混凝土结构优化设计
        预制装配式建筑混凝土结构设计是整个工程建筑设计施工的重中之重，直接影响整体建筑的质量，如果混凝土结构出现质量问题就必然会影响框架剪力墙结构的安全和稳定性。因此，在进行混凝土结构设计时，首先，选择合理的施工材料，加强对材料质量的检验控制。其次，注意浇筑搅拌时间的控制，避免水泥水化反应不充分而影响混凝土构件性能。在本工程这栋高层建筑施工设计中，采用传统预应力处理方式需要以混凝土结构截面内外预应力为基础才能提高总预应力效果。但传统预应力处理会对管道造成伤害而降低预应力。为提高混凝土结构的强度，采用体外预应力处理方式，即应用钢筋在混凝土中的截面提供外来预应力可有效降低磨损度。将该技术应用到混凝土结构设计中不仅可提高工程施工质量，还能保证施工的效率。在进行混凝土结构实际施工时除了要控制材料质量外，还要注意混合材料配制时设计比的合理设置，要求所配置的混合材料必须符合混凝土工程施工要求。此外，要做好施工签订模板清理和检查工作，及时清除模板中的杂物。最后，在施工结束后要注意保养维护，安排专门人员负责，对混凝土结构表面的温度、裂缝等问题进行巡查并采取针对性的处理措施，同时采取洒水降热的措施来提升混凝土结构的稳定性。
        3.外墙施工设计
        在进行外墙施工设计时，首先，准备好施工所需的材料与工具，如墙板、水平测量仪器、密封条以及防水砂浆等。其次，采用测量仪完成测量控制工作，准确定位标高并粘贴好墙板，保证墙板粘贴稳定和垂直，然后用密封条密封。在安装结束后对于连接处出现的裂缝问题及时处理，以免出现漏水问题。在室内墙壁上可用防水砂浆进行封堵，而室外一般采用硅酮封胶封堵。
        4.节点防水设计
        预制装配式建筑构件连接节点的防水设计也是关键内容，传统防水设计方法只能将雨水等封堵在建筑外，但预制结构防水设计可使用倒水和排水结合的方式，合理设置排水管道将水及时排出。本工程6号楼为高档型住宅建筑，为避免外墙出现裂缝、材料干缩变形等问题必须加强对外墙部分处理，采用密封条对墙体拐弯位置进行密封处理，对现浇结构之间和现浇结构与预制构件之间的连接缝隙可采用干性无收缩的水泥浆进行封堵。
        5.预制构件吊装设计和安装施工
        对于预制构件的吊装设计，因为具体工程要求不同所以操作方式，吊装程序和施工内容也不同，一般采用干湿两个系统进行吊装。在干式吊装前先进行测量放样，在预制构件吊装完成后进行外墙板的吊装。湿式吊装在构件吊装完成后可直接混凝土浇筑，然后再开展机电工程施工和楼板浇筑。关于预制构件的安装，虽然构件已在工厂加工完成，但在现场施工时由于对环境要求很高，所以，也要做好安装施工的设计和实际施工控制。比如在采用现浇式连接时连接部分狭窄，对混凝土铸模要求较高，要求技术人员不断提高自身能力，采用先进技术和工具。而如果采用机械式连接，虽然强度高且变形问题少，构件连接更加稳定，但对于钢筋的要求很高，只有高强度的钢筋才能保证构件的安全可靠性。
        结束语
        综上所述，本文对预制装配式建筑设计问题和设计要点进行了简单分析，指出在实际建筑设计的过程中必须严格按照预制装配式建筑设计的要求和标准进行，不能随意布局和构造，此外，还应该采用预制装配式建筑设计方式并不断在实践中发现和解决问题，采用更加科学合理的设计方式和优化的设计手段，综合利用各项资源才能优化建筑设计的结果，促进建筑设计行业的发展。
        参考文献：
        [1]崔启春，李涛.装配式建筑的特点与设计管理[J].科技创新与应用，2019（22）：172.
        [2]李立春.装配式建筑的特点与设计分析[J].科技创新导报，2019（23）：39.
        [3]刘菲菲，张纪刚，于德湖，等.预制装配式混凝土结构新型梁连接节点设计与分析[J].施工技术，2019（15）：44-47.